雜糧復(fù)配面包配方優(yōu)化及營(yíng)養(yǎng)特性研究

郭耀東,徐 超,韓曉江,南學(xué)梅

(1.商洛學(xué)院 健康管理學(xué)院，陜西 商洛 726000；2. 河南農(nóng)業(yè)大學(xué) 食品科學(xué)技術(shù)學(xué)院，河南 鄭州 450002；3.農(nóng)業(yè)部大宗糧食加工重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，河南 鄭州 450002；4.鄭州市營(yíng)養(yǎng)與健康食品重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，河南 鄭州 450002)

1 引言

隨著我國(guó)居民生活水平的不斷提升以及飲食結(jié)構(gòu)的變化，糖尿病等慢性病已成為威脅我國(guó)居民公共健康的重要問(wèn)題。調(diào)查研究顯示，我國(guó)居民糖尿病和糖尿病前期患病率已達(dá)9.7%和15.5%[1]。合理的營(yíng)養(yǎng)膳食結(jié)構(gòu)是對(duì)糖尿病等慢性病進(jìn)行有效控制預(yù)防，提高糖尿病人群生活質(zhì)量的重要措施[2]。面包以其口感獨(dú)特、營(yíng)養(yǎng)豐富和食用便捷等特點(diǎn)已成為我國(guó)居民日常消費(fèi)的一類(lèi)重要主食和零點(diǎn)。但目前多數(shù)面包在配方營(yíng)養(yǎng)上具有高糖、高脂等特點(diǎn)，血糖生成指數(shù)(Glycemic Index，GI)較高，不適宜上述糖尿病患者等高血糖人群食用。因此，亟需開(kāi)發(fā)一類(lèi)營(yíng)養(yǎng)全面、血糖生成指數(shù)較低的面包產(chǎn)品，滿(mǎn)足糖尿病患者等高血糖人群的食用需求，提高其生活品質(zhì)。

研究表明燕麥、蕎麥、玉米、豌豆等雜糧膳食纖維含量較高，具有延緩胃排空、減慢糖吸收和血糖升高等特點(diǎn)，降低血糖、血脂等特點(diǎn)，適合于糖尿病人群食用[3,4]。本文選用高筋粉和燕麥粉、蕎麥粉、豌豆粉、玉米粉四種常見(jiàn)代表性雜糧粉為原料，以感官評(píng)分為指標(biāo)，通過(guò)單因素試驗(yàn)和四因素三水平正交試驗(yàn)優(yōu)化確定雜糧粉的最優(yōu)配方，并進(jìn)一步對(duì)雜糧面包的質(zhì)構(gòu)特性、營(yíng)養(yǎng)指標(biāo)和GI值進(jìn)行分析，旨在開(kāi)發(fā)一種適于糖尿病患者等高血糖人群食用的低GI值雜糧面包，為提升該類(lèi)人群生活品質(zhì)、從營(yíng)養(yǎng)干預(yù)角度進(jìn)行糖尿病預(yù)防控制提供給一定參考和借鑒。

2 材料與方法

2.1 主要試驗(yàn)材料

高筋粉，鄭州金苑面業(yè)有限公司；燕麥粉，武川縣禾川綠色食品有限責(zé)任公司；蕎麥粉，武川縣禾川綠色食品有限責(zé)任公司；豌豆粉，呼和浩特市武川縣禾川食品有限責(zé)任公司；玉米粉，建平縣源豐有機(jī)雜糧有限公司；奶粉、雞蛋、白糖、黃油、面包改良劑、高活性干酵母、鹽等購(gòu)于鄭州國(guó)貿(mào)360家樂(lè)?；▓@路店。

2.2 主要儀器設(shè)備

4510F型原子吸收分光光度計(jì)，上海儀電科學(xué)儀器股份有限公司；TA.XT Plus型質(zhì)構(gòu)儀，英國(guó)Stable Micro System；XYF-K型食品烘烤箱，廣州紅菱電熱設(shè)備有限公司；BA5型攪拌機(jī)，廣州市番禺力豐食品機(jī)械廠；發(fā)酵箱，廣州市賽思達(dá)機(jī)械設(shè)備有限公司；JA5003型天平，上海馳唐實(shí)業(yè)有限公司。

2.3 試驗(yàn)方法

2.3.1 雜糧復(fù)配面包基本配方和工藝流程 參考相關(guān)文獻(xiàn)并適當(dāng)調(diào)整，按照下列基本配方和工藝進(jìn)行面包制作，高筋粉250 g、奶粉7.5 g、白糖50 g、黃油12.5 g、雞蛋0.5個(gè)、鹽1.25 g、面包改良劑1 g、水130 g、高活性干酵母5 g，具體工藝流程：原輔材料→面團(tuán)調(diào)制→靜置→整形→發(fā)酵→烘烤→冷卻→成品檢測(cè)[5-7]。以上述配方為基礎(chǔ)配方，添加不同比例燕麥粉、豌豆粉、玉米粉、蕎麥粉進(jìn)行單因素試驗(yàn)和正交試驗(yàn)。

2.3.2 雜糧復(fù)配面包配方優(yōu)化 主要有:

(1)單因素試驗(yàn)考察不同雜糧粉添加量對(duì)面包感官品質(zhì)影響:

燕麥粉添加量對(duì)面包品質(zhì)的影響。以高筋粉用量250g為基準(zhǔn)，分別添加0、5%、10%、15%、20%和25%的燕麥粉，以感官綜合評(píng)分為指標(biāo)，考察不同比例燕麥粉添加量對(duì)雜糧營(yíng)養(yǎng)面包感官品質(zhì)的影響[8]。

蕎麥粉添加量對(duì)面包品質(zhì)的影響。以高筋粉用量250g為基準(zhǔn)，分別添加0、5%、10%、15%、20%、25%的蕎麥粉，以感官綜合評(píng)分為指標(biāo)，考察不同比例蕎麥粉添加量對(duì)雜糧營(yíng)養(yǎng)面包感官品質(zhì)的影響[9]。

豌豆粉添加量對(duì)面包品質(zhì)的影響。以高筋粉用量250 g為基準(zhǔn)，分別添加0、4%、8%、12%、16%、20%的豌豆粉，以感官綜合評(píng)分為指標(biāo)，考察不同比例豌豆粉添加量對(duì)雜糧營(yíng)養(yǎng)面包感官品質(zhì)的影響[10]。

玉米粉添加量對(duì)面包品質(zhì)的影響。以高筋粉用量250g為基準(zhǔn)，分別添加0、4%、8%、12%、16%、20%的玉米粉，以感官綜合評(píng)分為指標(biāo)，考察不同比例玉米粉添加量對(duì)雜糧營(yíng)養(yǎng)面包感官品質(zhì)的影響[11]。

(2)雜糧復(fù)配面包正交試驗(yàn)設(shè)計(jì):

在單因素試驗(yàn)結(jié)果基礎(chǔ)上，進(jìn)行四因素三水平正交試驗(yàn)，以感官綜合評(píng)分為指標(biāo)，優(yōu)化確定雜糧面包復(fù)配比例，具體因素水平如表1所示。

表1 雜糧復(fù)配面包正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)因素水平表 (%)

(3)雜糧復(fù)配面包感官評(píng)定。參照李瑞等基于GB/T14611-93并改進(jìn)的面包感官評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)按照2.32中不同雜糧粉配比制作的雜糧面包品質(zhì)進(jìn)行綜合評(píng)定[7]。

(4)雜糧復(fù)配面包質(zhì)構(gòu)特性測(cè)定。采用TA.XT Plus型質(zhì)構(gòu)儀，對(duì)按照最優(yōu)配比制作的雜糧復(fù)配面包和高筋粉面包的質(zhì)構(gòu)特性進(jìn)行測(cè)定，選用TPA模式、P/36R圓柱形探頭[12]。其他參數(shù)條件設(shè)定為：測(cè)前速度1 mm·s-1、測(cè)試速度1 mm·s-1、測(cè)后速度 1 mm·s-1、下壓距離25 mm、觸發(fā)力5 g、壓縮率50%。測(cè)定3次，結(jié)果取平均值。

(5)雜糧面包復(fù)配粉性能指標(biāo)測(cè)定。分別采用GB/5009.5-2010、GB/5009.9-2016、GB/T5009.6-2003、GB/T5009.10-2003、GB/5009.3-2010和GB/5009.4-2010中規(guī)定的方法對(duì)優(yōu)化后用于制作雜糧面包的復(fù)配粉中蛋白質(zhì)、淀粉、脂肪、粗纖維、水分和灰分等指標(biāo)進(jìn)行測(cè)定。

(6)雜糧復(fù)配面包體外消化特性分析。根據(jù)許芳溢和馬雨潔等改良建立的雜糧食品中體外消化特性分析方法，對(duì)雜糧復(fù)配面包體外消化特性進(jìn)行分析。通過(guò)測(cè)定雜糧面包在0～180 min內(nèi)的淀粉水解率、計(jì)算雜糧面包的淀粉水解指數(shù)(HI)和預(yù)估血糖生成指數(shù)(Estimated Glycemic Index，EGI)，綜合評(píng)價(jià)雜糧營(yíng)養(yǎng)面包的體外消化特性[13-15]。

2.4 數(shù)據(jù)處理方法

采用DPS3.01軟件對(duì)試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行處理。

3 結(jié)果與分析

3.1 雜糧粉添加量對(duì)雜糧面包感官品質(zhì)影響單因素試驗(yàn)結(jié)果分析

(1)燕麥粉添加量對(duì)雜糧面包品質(zhì)的影響結(jié)果分析。不同燕麥粉添加量對(duì)面包感官品質(zhì)的影響如圖1所示。由圖1可以看出，在較低的添加范圍內(nèi)，面包感官綜合評(píng)分隨著燕麥粉添加量增大而提升，當(dāng)燕麥粉添加量達(dá)到10%時(shí)，感官綜合評(píng)分最高。根據(jù)單因素試驗(yàn)結(jié)果，選取5%、10%、15%三個(gè)燕麥粉添加水平進(jìn)行后續(xù)正交試驗(yàn)。

(2)蕎麥粉添加量對(duì)雜糧面包品質(zhì)的影響結(jié)果分析。不同蕎麥粉添加量對(duì)面包感官品質(zhì)的影響如圖2所示。由圖2可以看出，與燕麥粉類(lèi)似，較低的添加范圍內(nèi)，面包感官綜合評(píng)分隨著蕎麥粉添加量增大而提升，當(dāng)蕎麥粉添加量達(dá)到10%時(shí)，面包感官綜合評(píng)分最高。此后隨著蕎麥粉添加量增大，面包感官綜合得分逐步降低。根據(jù)上述試驗(yàn)結(jié)果，選取5%、10%、15%三個(gè)蕎麥粉添加水平進(jìn)行后續(xù)正交試驗(yàn)。

(3)豌豆粉添加量對(duì)雜糧面包品質(zhì)的影響結(jié)果分析。不同豌豆粉添加量對(duì)面包感官品質(zhì)的影響如圖3所示。由圖3可以看出，隨著豌豆粉添加量增大，面包感官綜合評(píng)分呈現(xiàn)先升高再降低的趨勢(shì)，當(dāng)豌豆粉添加量達(dá)到8%時(shí)，感官綜合評(píng)分最高。根據(jù)上述試驗(yàn)結(jié)果，選取4%、8%、12%三個(gè)豌豆粉添加水平進(jìn)行后續(xù)正交試驗(yàn)。

圖1 不同燕麥粉添加量對(duì)面包感官評(píng)分的影響

圖2 不同蕎麥粉添加量對(duì)面包感官評(píng)分的影響

圖3 不同豌豆粉添加量對(duì)面包感官評(píng)分的影響

(4)玉米粉添加量對(duì)雜糧面包品質(zhì)的影響結(jié)果分析。不同玉米粉添加量對(duì)面包感官品質(zhì)的影響如圖4所示。由圖4可以看出，與前面因素相似，玉米粉添加量對(duì)面包感官綜合評(píng)分影響與前面燕麥粉、蕎麥粉和豌豆粉相似，當(dāng)玉米粉添加量為8%時(shí)，面包感官綜合評(píng)分最高。選取4%、8%、12%三個(gè)玉米粉添加水平進(jìn)行后續(xù)正交試驗(yàn)。

圖4 不同玉米粉添加量對(duì)面包感官評(píng)分的影響

3.2 雜糧復(fù)配面包正交試驗(yàn)結(jié)果分析

在單因素試驗(yàn)基礎(chǔ)上，添加燕麥粉、蕎麥粉、豌豆粉和玉米粉四種雜糧粉，按照不同配比進(jìn)行雜糧面包復(fù)配正交試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果與極差分析結(jié)果如表2所示。根據(jù)極差分析結(jié)果可知，不同雜糧粉添加量對(duì)雜糧營(yíng)養(yǎng)面包感官綜合評(píng)分影響的主次順序?yàn)椋貉帑湻?豌豆粉>蕎麥粉>玉米粉。雜糧復(fù)配面包的最佳配比為A2B2C3D1，燕麥粉添加量10%、蕎麥粉添加量10%、豌豆粉添加量12%、玉米粉添加量4%。

表2 雜糧復(fù)配面包正交試驗(yàn)結(jié)果分析

試驗(yàn)結(jié)果發(fā)現(xiàn)燕麥粉添加量對(duì)雜糧復(fù)配面包感官綜合評(píng)分影響最大，其主要原因可能是添加燕麥粉后，面團(tuán)中面筋蛋白含量減少，面筋網(wǎng)絡(luò)強(qiáng)度弱化，不能很好形成面團(tuán)，影響了面包的感官品質(zhì)[16]。

3.3 雜糧面包質(zhì)構(gòu)特性分析

對(duì)按照3.2優(yōu)化的復(fù)配條件制作的雜糧面包和高筋粉面包質(zhì)構(gòu)特性進(jìn)行測(cè)定，結(jié)果如表3所示。由表3可以看出，與純高筋粉面包相比，雜糧面包硬度稍高、彈性和粘附力相對(duì)較小。這可能是因?yàn)殡s糧粉加入影響面團(tuán)起筋性等結(jié)構(gòu)特性，并對(duì)面包發(fā)酵產(chǎn)生一定影響，導(dǎo)致面包的質(zhì)構(gòu)特性發(fā)生一定程度改變[16]。因此在雜糧面包的加工過(guò)程中，需要對(duì)雜糧粉的添加比例進(jìn)行控制，將面包質(zhì)構(gòu)特性變化控制在一定范圍內(nèi)，不影響其食用品質(zhì)。

表3 雜糧復(fù)配面包質(zhì)構(gòu)特性測(cè)定結(jié)果

3.4 雜糧營(yíng)養(yǎng)面包復(fù)配粉營(yíng)養(yǎng)特性分析

對(duì)3.2優(yōu)化的制作雜糧營(yíng)養(yǎng)面包的復(fù)配粉中蛋白質(zhì)、淀粉、脂肪、粗纖維、水分和灰分等營(yíng)養(yǎng)特性指標(biāo)進(jìn)行分析，結(jié)果如表4所示。從表4中可知，復(fù)配粉與高筋粉相比淀粉含量低24.8%，說(shuō)明復(fù)配粉中碳水化合物含量較低。復(fù)配粉中粗纖維含量較高筋粉高101.8%，有助于增加人的飽腹感，減少食物的攝入量。上述營(yíng)養(yǎng)特性的改變均對(duì)血糖降低有較好促進(jìn)作用。此外，復(fù)配粉中蛋白質(zhì)、水分、脂肪、灰分含量由于雜糧的加入也發(fā)生了一定改變。

表4 雜糧復(fù)配粉和高筋粉營(yíng)養(yǎng)指標(biāo)測(cè)定結(jié)果

3.5 雜糧面包消化特性

對(duì)按照3.2優(yōu)化的復(fù)配條件制作的雜糧面包的消化特性進(jìn)行分析，雜糧面包及參照食品(白面包)的總淀粉水解率如圖5所示。由圖5可知，雜糧面包及參照食品在整個(gè)過(guò)程中前30 min總淀粉水解速度較快。120 min后，淀粉水解速度較為緩慢。在整個(gè)淀粉消化過(guò)程中，雜糧面包總淀粉水解率均低于參照食品。其原因一方面可能由于雜糧面包原料中含有豐富的膳食纖維組成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，降低了淀粉消化酶的敏感性，阻礙淀粉消化；另一方面可能是因?yàn)殡s糧中抗性淀粉含量較高，進(jìn)一步降低了雜糧面包淀粉水解率[13,17]。

圖5 雜糧面包及白面包淀粉水解率

進(jìn)一步計(jì)算雜糧面包的淀粉水解指數(shù)(HI)和預(yù)估血糖生成指數(shù)(EGI)，結(jié)果如表5所示。血糖指數(shù)(GI)是用于評(píng)價(jià)餐后血糖水平的重要指標(biāo)，高GI食品消化快、吸收率高、葡萄糖釋放快，低GI食品則在胃腸停留時(shí)間長(zhǎng)，血糖釋放緩慢，能夠有效控制餐后血糖驟升，改善血糖波動(dòng)，適宜于糖尿病患者及高血糖人群食用[18,19]。筆者研究開(kāi)發(fā)制作的雜糧面包預(yù)估血糖生成指數(shù)(EGI)為59.90，屬于中等GI食品(GI<75)，遠(yuǎn)低于參考食品的GI，相比小麥高筋粉制作的面包更適宜于高血糖人群食用[14]。

表5 雜糧復(fù)配面包的HI及EGI值

4 結(jié)論和展望

單因素試驗(yàn)和正交試驗(yàn)優(yōu)化得到雜糧面包的最佳復(fù)配比例為，燕麥粉添加量10%、蕎麥粉添加量10%、豌豆粉添加量為12%、玉米粉添加量4%(以高筋粉添加量為基準(zhǔn))。根據(jù)此復(fù)配比例制作的雜糧面包相對(duì)純高筋粉制作的面包在一定程度上硬度變高、彈性和粘附力變小。但淀粉含量降低，膳食纖維含量升高，淀粉消化率降低血糖生成指數(shù)(GI)較低，更適宜于高血糖人群食用。

筆者研發(fā)制作的雜糧營(yíng)養(yǎng)面包雖然具有淀粉含量、血糖生成指數(shù)較低(GI)的特點(diǎn)，但在質(zhì)構(gòu)特性及口感方面仍然需要進(jìn)一步優(yōu)化。同時(shí)可以添加菊芋菊粉具有明確降血糖作用、能夠用于食品制作中的功能性成分，進(jìn)一步強(qiáng)化雜糧面包的降血糖作用[20]。目前筆者所在團(tuán)隊(duì)正在上述兩個(gè)方面開(kāi)展探索，旨在使雜糧面包能夠兼具較好的感官品質(zhì)和低血糖生成指數(shù)GI特性。